Halászatfejlesztés 34 - Fisheries & Aquaculture Development 34 2012 ISBN 978-963-7120-32-9 A geotermikus energia haltermelési célú hasznosítási lehet ségeinek feltárása az Észak-Alföldi Régióban Fehér Milán, Stündl László, Bársony Péter és Sz cs István Debreceni Egyetem, Agrár- és Gazdálkodástudományok Centruma, Debrecen Kivonat Magyarország a geotermikus energia, illetve annak els dleges hordozója, a termálvíz tekintetében kiemelt adottságokkal rendelkezik. A geotermikus grádiens értéke hazánkban igen magas, a világ átlagának mintegy 1,5-2- szerese. Magyarországon belül a legnagyobb h mérsékleti grádiens az Alföldön mérhet, melynek következtében az Észak-Alföldi Régióban közel 200 termálkút, a hazai kutak mintegy 10%-a található. Ebben a térségben helyezkedik el a min sített, meleg gyógyvízzel rendelkez települések negyede is. A hazai hévízhasznosítás m szaki színvonala, az adottságok ellenére, jelenleg igen alacsony, melynek növeléséhez elengedhetetlen a termálvíz kaszkádrendszer hasznosításának fejlesztése, vagyis a többlépcs s energiakinyerés és a hasznosítási módok megfelel kombinálása. Ebbe a technológiai sorba illeszthet be a termálvíz haltermelési célú hasznosítása is, amely lehet séget teremt olyan jelent s exportpotenciállal rendelkez, melegvízi halfajok intenzív termelésére, mint a hibrid csíkos sügér, a tilápia, a barramundi, vagy a vörös árnyékhal. Tapasztalatok alapján, egységnyi termálvíz felhasználásával, ilyen értékes fajok el állításával lehet az egyéb célú felhasználást messze meghaladó legnagyobb gazdasági eredményt elérni, mindezt a legkevesebb víz felhasználásával, vagyis a környezetre gyakorolt hatás minimalizálásával. 2010-ben, egy két éves kutatómunka els szakaszában, 20 termálkútból vettünk mintát az Észak-Alföldi Régió területér l. Mivel a termálvíz min sége f ként a víztartóra jellemz víztestek, illetve a kút mélységének függvénye, a mintavételi helyek megválasztásánál els dleges szempont volt, hogy a régióra jellemz valamennyi víztestb l és talp-mélységb l kerüljön elemzésre elegend számú vízminta. Ennek következtében eredményeink komplex áttekintést adnak a régió haltermelési célú termálvíz potenciáljáról. A mintákat els lépésben részletes kémiai analízisnek vetettük alá, amely során megvizsgáltuk a termálvíz közvetlen haltermelési célú hasznosíthatósága szempontjából legfontosabb vízmin ségi paramétereket. Ezt követ en került sor azokra a biológiai tesztekre, melyek alapján megállapítható az egyes termálvizek planktonikus szervezetekre, illetve halakra gyakorolt hatása. Az eredményeket összefoglalva kijelenthet, hogy a vizsgált, egyben a régió termálkútjainak jelent s része akár a közvetlen haltermelésre is alkalmas. 106
Bevezetés Magyarország a geotermikus energia, illetve annak els dleges hordozója, a termálvíz tekintetében kiemelt adottságokkal rendelkezik. A geotermikus grádiens értéke hazánkban igen magas, a világ átlagának mintegy 1,5-2-szerese. Magyarországon a termálvízzé min sítés alsó h mérsékleti határa 30 C, ennek a kritériumnak a 2000. január 1.-i állapot szerint 1288 kút vize felel meg. A nyilvántartott termál-kutak vízhozama megközelít leg 500 millió m 3, míg a ténylegesen kitermelt termálvíz becsült mennyisége 200 millió m 3. A nyilvántartott kutak csaknem fele 40 C alatti víz kitermelésére ad lehet séget, míg a 90 C feletti vízh mérsékletet adó kutak aránya viszonylag alacsony (Landyné, 2002). Magyarországon belül az egyik legnagyobb h mérsékleti grádiens az Alföldön mérhet. A VITUKI adatbázisa szerint az Észak Alföldi Régióban 332 db termálkutat tartanak nyilván, amelyek 91 település közigazgatási határain belül helyezkednek el. Ezek közül Szabolcs-Szatmár-Bereg megyében 31 db (15 érintett település), Hajdú-Bihar megyében 104 db (29 érintett település), Jász-Nagykun- Szolnok megyében 197 db (47 érintett település) kút található. A régióban nyilvántartott termál-kutak közül 154 m köd képes, míg a fennmaradó kutak m szaki állapota jelenleg nem teszi lehet vé a folyamatos vízkivételt. A hazai hévízhasznosítás m szaki színvonala ugyanakkor jelenleg igen alacsony, melynek növeléséhez elengedhetetlen a termálvíz kaszkád-rendszer hasznosításának fejlesztése, vagyis a többlépcs s energiakinyerés és a hasznosítási módok megfelel kombinálása. A geotermikus energia legelterjedtebb felhasználási területe a termálvíz h tartalmát és gyógyhatását hasznosító fürd üzem és balneológia (Kozák-Mikó). A hazai termálvíz kutak megközelít leg 20%-át, els sorban a 40-50 C-os kifolyóvíz-h mérséklet kutak vizét hasznosítják erre a célra (Gáspár, 2009). Ezen kívül jellemz még a termálvíz kommunális hasznosítása, amely során a termális vizet h cserél segítségével h tik megfelel h mérséklet re és a felszabadított h mennyiséget használják fel. Az akvakultúra világszerte a termálvizek hasznosításának egyik fontos területe, rendszerint a kaszkád rendszer, többlépcs s energiakinyerés víz-visszasajtolás el tti utolsó eleme. Az 2005-ös WORLD GEOTHERMAL CONGRESS szerint, az elektromos áram termelést l eltekintve, a geotermikus energia felhasználás 4,2%-a a haltermel rendszerek f tése során hasznosul. Az intenzív, zárt haltermel rendszerek temperálása mellett a geotermikus energia felhasználásának másik módja a földmedr halastavak vizének id szakos, téli f tése (Gelegenis et al., 2006). A geotermikus energiával f tött rendszerekben hazánkban is igen versenyképesen folytatható haltermelés. Egész éven át állíthatók el olyan, szinte korlátlan piaci lehet ségekkel bíró, melegvízi halfajok, mint a nílusi tilápia (Oreochromis niloticus) és a barramundi (Lates calcalifer). A nílusi tilápia a világ legfontosabb melegvízi halfajainak egyike (FAO), h mérsékleti toleranciájának fels határa 40 C (Azaza, 2004). Ez a tulajdonsága, illetve a víz min ségi paramétereivel szembeni tág t r képessége alkalmassá teszi a halfajt a termálvizek haltermelési célú hasznosítására (Azaza et al., 2008). A szintén melegvízi (Katersky-Carter, 2005; 2007) barramundi termelése sós, félsós és édesvízben egyaránt lehetséges. A halfaj só-toleranciájára jellemz, hogy az édesvizet, illetve az akár 55 es sótartalmú vizet egyaránt képes elvi- 107
selni (Matthew, 2009). Mindemellett alkalmas a felszín alatti, magas sótartalmú-, illetve termálvizek haltermelési célú hasznosítására is (Volvich-Appelbaum, 2001). A magas sótartalmú felszín alatti vizek haltermelési célú felhasználását kizárólag az említett vizek alacsony kálium-koncentrációja korlátozhatja (Partridge et al. 2008). Tapasztalatok alapján egységnyi termálvíz felhasználásával ilyen értékes fajok el állításával lehet az egyéb célú felhasználást, például az energiatermelést meszsze meghaladó legnagyobb gazdasági eredményt elérni, melyhez ráadásul a legkevesebb vizet kell felhasználni. Ezáltal a környezetre gyakorolt hatás is minimalizálható. Kutatómunkánk során 20 termálkútból vettünk mintát az Észak-Alföldi Régió területér l, bevonva valamennyi jellemz víztestet és talp-mélységet. A mintákat a haltermelés szempontjából lényeges, legtöbb vízmin ségi paraméterre kiterjed kémiai analízisnek, majd biológiai teszteknek vetettük alá. Mindezek következtében eredményeink komplex áttekintést adnak a régió haltermelési célú termálvíz potenciáljáról. A mintavételi helyek kijelölése Anyag és módszer A termálvizek min ségi paramétereit els sorban a kutak mélysége, illetve a víztartóra jellemz víztestek adottságai határozzák meg, így a mintavételi helyek kijelölése során az els dleges szempont az volt, hogy a régióra jellemz valamennyi víztestb l és talp-mélységb l származó minta kerüljön részletes kémiai elemzésre. Az azonos víztesthez kapcsolódó kutak esetében a talp-mélységeket osztályközökbe rendeztük, hogy a különböz mélységekb l származó termálvizek min ségér l pontos adatokat nyerhessünk az objektív összehasonlíthatóság érdekében. További szempont volt, hogy az Észak-Alföldi Régió mindhárom megyéjéb l, illetve valamennyi térségéb l kerüljön analízisre elegend számú termálvízminta, komplex áttekintést adva a régió haltermelési célú termálvíz potenciáljáról. Az analízisre szánt minták közé olyan termálkutak vizét is beválogattuk, amelyeket korábban, vagy jelenleg is használnak közvetlen haltermelési célra, ezáltal kémiai összetételük pontos meghatározását követ en referenciaként is szolgálhatnak a további vizsgálatok során. A felsorolt szempontok alapján a különböz termál-kutakból vett 20 minta jól reprezentálja az Észak-Alföldi Régió termálvíz-készletének vízmin ségét, hiszen a térség valamennyi víztestéb l (HU_pt2.4., HU_pt2.3., HU_pt2.2.), illetve minden el forduló mélységb l (>1000 m, 100-800 m, 800-600 m, 600-400 m, <400 m) legalább egy vízminta analízisre került. A vízmintát adó termál-kutak legfontosabb adatait az I. táblázat tartalmazza. A mintavételek A vizsgálatra jelölt termál-kutakból egyenként 1,5 liter vízmintát vettünk, amelyet légmentesen lezártunk. A minták tárolása m anyag palackokban, 4 C-on történt. Az analitikai vizsgálatok minden esetben a mintavételt követ napon 108
kerültek elvégzésre. A laboratóriumi munka folyamatosságának fenntartása érdekében az összesen 20 kútból származó vízmintát 4 ütemben vettük meg és dolgoztuk fel. A termálvizek részletes analitikai vizsgálatát a Halászati és Öntözési Kutatóintézet Környezetanalitikai Vizsgáló Laboratóriuma végezte el. A vizsgált vízmin ségi paraméterek A termálvíz-minták vizsgálatra jelölt min ségi paramétereit az II. táblázat tartalmazza: II. táblázat: A vizsgált vízmin ségi paraméterek Vezet képesség (20 ) (MSZ EN 27888:1998) ph (laboratóriumi) (ISO 10523:2003) KOI k (ISO 15705:2002) p-lúgosság (MSZ ISO 9963-1:1998) m-lúgosság (MSZ ISO 9963-1:1998) Ammónium-nitrogén (MSZ EN ISO 11732:2005) Nitrit-nitrogén (MSZ EN ISO 13395:1999) Nitrát-nitrogén (MSZ EN ISO 13395:1999) Összes nitrogén (DIN EN ISO 11905-1:1998) Ortofoszfát-foszfor (MSZ EN ISO 15681-1:2005) Összes foszfor (DIN EN 1189:1996) Összes fenol Klorid-ion Szulfát-ion Elemanalízis: Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, K, Li, Mg, Mn, Pb Biológiai tesztek: Toxikus hatás vizsgálata fotoszintetizáló szervezetekkel (Chlorococcum sp.): A vizsgálatokat a Debreceni Egyetem TEK-TTK Hidrobiológiai Tanszék munkatársai végezték. A biológiai tesztrendszerek segítségével a szennyez anyagok komponenseinek összhatását, az él re gyakorolt tényleges hatásokat lehet feltárni. Ilyen elterjedt biológiai tesztrendszer az alga teszt, amely els sorban a felszíni és felszín alatti vizek vizsgálatára, valamint más toxikológiai tesztek kiegészítésére használható (Felföldy, 1987). A minták vizsgálata hígítás nélkül történt. A teszt során 200 ml vízmintát 50 ml egy hetes Chlorococcum tenyészettel inokuláltuk. A tenyészeteket 24 C-on, állandó fényintenzitáson, steril leveg vel való buborékoltatással neveltük 300 mles Erlenmeyer lombikokban, 250 ml végtérfogatban. A kontroll esetében az algatenyészetet a tenyészet fenntartására használt Jaworski médiumba oltottuk be. A tenyészetek növekedését a 800 nm-en mért optikai denzitás (OD 800 ) és a klorofilla tartalom mérésével követtük nyomon. Az optikai denzitás vizsgálatához naponta 1 ml mintát vettünk. A klorofill-a tartalom meghatározásához 3 ml mintát centrifugáltunk (Type-320a mikrocentrifuga, 10000 rpm, 4 perc), majd a felülúszó eltávolítása után, metanolos extrakciót követ en a mintákat fotometráltuk 109
(Spektroquant Pharo 300 spektrofotométer), a klorofill-a tartalmat a mért értékek alapján számítottuk (Felföldy 1987). Toxikus hatás vizsgálata állati szervezetekkel Az egyes minták akut jelleg mérgez képességét, rövidlejáratú víz-toxikológiai tesztekkel határoztuk meg. A gerinctelen él lényekre kifejtett hatás mértéke Daphnia teszttel, míg a gerinces szervezeteket érint toxikus hatás guppi teszttel állapítható meg (Felföldy 1987). A gerinctelen állatokra kifejtett hatás vizsgálata Daphnia teszttel (a teszt során alkalmazott szervezet a Daphnia magna). Az expozíció ideje: 72 óra. A mintákat eredeti állapotban (hígítás nélkül) alkalmaztuk. A teszteléshez 200 ml-es üvegedényeket használtunk, 25 db azonos méret és mozgásképesség Daphnia egyedet helyeztünk 150 ml mintába. A kontroll esetében az állatokat a fenntartásukra használt akvárium vizébe helyeztük. A tesztek kétszeres ismétlésben zajlottak, a kiértékelésnél a párhuzamos minták átlagát vettük figyelembe. Az egyes vízminták mérgez képességére az expozíciós id letelte után, a mintába helyezett vízibolhák állapotából, a mozgásképtelenné vált egyedek számából következtettünk. A gerinces állatokra kifejtett hatás vizsgálata: statikus halteszttel (a teszt során alkalmazott szervezet a guppi, Poecillia reticulata). Az expozíció ideje: 72 óra. A mintákat eredeti állapotban (hígítás nélkül) alkalmaztuk. A teszteléshez 1000 ml-es m anyag f z poharakat használtunk, 5 db azonos méret és mozgásképesség guppi egyedet helyeztünk 1000 ml mintába. A kontroll esetében az állatokat a fenntartásukra használt akvárium vizébe helyeztük. A tesztek kétszeres ismétlésben zajlottak, a kiértékelésnél a párhuzamos minták átlagát vettük figyelembe. Az egyes vízminták mérgez képességére az expozíciós id letelte után, a mintába helyezett halak állapotából, ill. az elpusztult egyedek számából következtettünk. A részletes kémiai analízis eredményei Eredmények A minták sótartalmával, illetve ionösszetételével kapcsolatos adatokat a III. táblázatban összesítettük. A vizsgált termálvizek többsége nátriumhidrogénkarbonátos típusú, míg a Földesr l származó minta, amely vezet képességét és ionkoncentrációját tekintve is kiemelkedik, típusát tekintve inkább a nátrium-kloridos típusba sorolható. A vezet képesség szempontjából a termálvizek a 0-20 000 µs/cm tartományban 1000µS/cm-es lépésközzel több, 3-4 kutat tartalmazó csoportba sorolhatók. Ezek a csoportok mintegy folyamatos átmenetet képeznek a különböz halfajok sótartalom igényét, illetve sót r képességét illet en. Az édesvízi halfajok sót r képessége kb. a 7000 µs/cm vezet képességet adó határnál húzható meg, így a kapott eredmények alapján a Debrecen Acsádi 1., Kaba és Földes termálvizek édesvízi haltermelésre túlságosan sósnak bizonyultak. 110
A nyolc f ion koncentrációja és a termálvizek vezet képesség értéke között jelent s korrelációt a nátrium- és kisebb mértékben a kloridion esetében találhatunk, a többi kation és anion esetében a kapcsolat nem egyértelm. A termálvizek alkáli földfémion-tartalma (kalcium, magnézium), keménysége relatíve alacsony a nátriumionhoz viszonyítva, így a hidrogénkarbonátból származó jelent s pufferkapacitás ellenére a ph-érték stabilitása, 8,3 ph-érték körüli limitáltsága a lúgosító hatássokkal szemben nem biztosított. A termálvizek szervesanyag- (KOI k ), ammónium- és fenoltartalmával összefügg adatok a IV. táblázatban szerepelnek. A szervesanyag-tartalom oxigénháztartásra kifejtett hatása alapján a KOI k értékének t rhet ségi határát termálvizeknél kb. 30-40 mg/l koncentrációnál húzhatjuk meg. Ez alapján a sorrendben utolsó négy-öt kút szervesanyag-tartalma mondható kritikusnak, Jászkisér a határon és Nádudvar, Hajdúszoboszló, Kaba, Püspökladány a határon túl. A szervesanyag- tartalmon belül az összes fenolkoncentrációt illet en, jelent sebb élettani hatás és kezd d ízromlás a 0,4-0,5 mg/l koncentrációnál kezd dik. Az összes fenoltartalom szintén négy termálvízkút (Jászkisér, Nádudvar, Kaba, Püspökladány) esetén mondható aggályosnak. 111
I. táblázat: A vízmintát adó termálkutak legfontosabb adatai Víztest/Mélység: Település VIZIG Megye Elhelyezkedés HU_pt2.4. Építés éve Mélység Vízhozam (L/M) Vízh m. Hasznosítás 1. Debrecen TITUKÖVIZIG H-B Fürd I 1932 1611,90 1000 62 Balneológia 2. Földes TITUKÖVIZIG H-B Rákóczi MgTsz. 2 1967 1344,00 750 66 Balneológia 3. Debrecen TITUKÖVIZIG H-B Nagyerd Strand VII 1963 1196,30 950 64 Balneológia >1000 m 4. Mátészalka FETIKÖVIZIG Sz-Sz-B Strand 1960 1009,00 1200 58 Balneológia 5. Nyirbátor FETIKÖVIZIG Sz-Sz-B Strand 1971 1000,00 1150 52 Balneológia 6. Püspökladány TITUKÖVIZIG H-B Strand II 1973 1086,00 2000 47 Balneológia 800-1000 m 600-800 m 7. Hajdúszoboszló TITUKÖVIZIG H-B Gyógyfürdö XIII 1994 1009,90 900 65 Balneológia 8. Baktalórántháza FETIKÖVIZIG Sz-Sz-B Strand 1971 862,20 400 45 Balneológia 9. Hajdúböszörmény TITUKÖVIZIG H-B Strand III 1971 998,10 636,00 48 Balneológia 10. Kaba TITUKÖVIZIG H-B Strand 2 1983 707,00 820 48 Balneológia 11. Nádudvar TITUKÖVIZIG H-B Strand I/a 1977 700,00 1450 39 Balneológia 400-600 m 12. Balmazújváros TITUKÖVIZIG H-B Strand 1972 427,00 360 38 Balneológia 13. Szentpéterszeg TITUKÖVIZIG H-B vízm 1963 412,00 450 30 <400 m 14. Hortobágy TITUKÖVIZIG H-B Hortobágy-Máta 1991 306,80 1520 30 Balneológia HU_pt2.3. <900 15. Komádi TITUKÖVIZIG H-B Kendergyár 1963 983,40 600 50 16. Újiráz TITUKÖVIZIG H-B vízm 1967 545,00 1000 36 Ivóvíz HU_pt2.2. 17. Jászkisér KÖTIKÖVIZIG J-N-SZ Strand 1972 1222,50 1872 69 Többlépcs s 900> 18. Polgár TITUKÖVIZIG H-B Strand 1973 960,00 1620 42 Balneológia 19. Tiszafüred TITUKÖVIZIG J-N-SZ Strand 1 1959 946,80 900 48 Balneológia 20. Tiszacsege TITUKÖVIZIG H-B TUKA Kendergyár 1963 993,10 685 51 Nincs hasznosítva Mez gazdasági Mez gazdasági 112
III. táblázat: A termálvizek vezet képessége és f ionösszetétele (Dr. Janurik Endre táblázata nyomán) Minta jele Vezet képesség (20 C) m-lúgosság Klorid Szulfát Nátrium Kálium Kalcium Magnézium - µs/cm mval/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Tuka 826 9,9 30,5 8,08 154 2,22 21,5 3,7 Baktalórántháza 873 8,7 67,6 8,85 192 1,42 2,74 0,1 Szentpéterszeg 932 12,2 8,47 16,2 185 1,43 17,0 4,0 Tiszafüred 958 12,0 15,6 21,9 208 2,56 9,44 1,6 Mátészalka 1 045 11,9 50,8 9,96 242 2,67 5,25 0,6 Újiráz 1 048 12,5 6,64 56,3 224 2,29 8,11 1,7 Komádi 1 064 13,9 3,85 11,5 242 1,81 3,26 0,6 Jászkisér 1 287 16,6 10,2 19,7 276 4,99 6,08 1,4 Nyírbátor 2 050 15,1 316 10,8 440 3,66 6,63 1,4 Polgár 2 120 28,9 17,0 35,5 518 3,74 7,84 3,5 Hortobágy 2 810 29,6 245 23,2 644 4,44 2,19 0,5 Nádudvar 3 120 25,4 458 33,2 678 3,43 5,65 2,6 Püspökladány 3 590 17,3 824 32,1 689 5,79 29,5 9,8 Balmazújváros 3 780 26,6 661 25,7 825 5,96 6,02 1,8 Debrecen Nagyerd 7. kút 3 990 50,1 610 22,7 874 6,75 6,73 3,1 Hajdúszoboszló 4 620 47,2 799 23,9 1 000 9,67 5,18 2,2 Hajdúböszörmény 4 890 26,9 1 080 21,8 942 8,56 10,6 4,0 Debrecen Acsádi 1. 6 870 32,7 1 730 22,9 1 460 14,8 12,1 5,0 Kaba 7 840 12,4 2 560 17,4 1 520 10,5 39,0 14,8 Földes 19 890 5,8 7 770 9,54 3 930 45,6 237 60 A mérgez ammónia/ammónium, illetve szabad ammónia koncentráció szempontjából a határ kb. 5 mg/l ammónium-nitrogén értéknél húzható meg. A közvetlen, haltermelési célú hasznosítás szempontjából a földesi, a kabai, a Debrecen Acsádi 1. és a püspökladányi termálvíz alkalmatlan, felhasználásuk csak közvetve, h cserél n keresztül ajánlható. Alsó méréshatár feletti mérhet nitrit-nitrogén tartalom a földesi és jászkiséri termálvízben van, azonban még ezen értékek sem okoznak számottev problémát. Valamennyi termálvíz nitrát-nitrogén és összes foszfortartalma megfelel. A termálvizek fémion, nehézfém összetételével kapcsolatban elmondható, hogy a fémionok közül a vas, mangán és lítium mg/l, a többi µg/l nagyságrend, higanytartalom egyetlen termálvízben sem mérhet, a kadmium- és króm koncentráció az összes termálvízben 1 µg/l alatt van. A vastartalom a hortobágyi mintában a legnagyobb, vastalanítási kezelést, technológiát igényl mértékben, 113
míg Szentpéterszeg esetében a vastalanítási kezelés szükségessége csak valószín síthet. A vas-mangán együttes kezelést tekintve a legnagyobb vaskoncentrációk mellett kisebb mangántartalmakkal, illetve a földesi minta nagyobb mangántartalma kisebb vastartalommal párosul. A réz esetében három, Jászkisér, Hajdúböszörmény és Debrecen Nagyerd 7. kút, az ólom esetében egy termálvíz, a balmazújvárosi t nik ki nagyobb koncentrációval. A fémek, nehézfémek között korreláció nem található. IV. táblázat: A termálvizek szervesanyag-, ammónium- és fenoltartalma (Dr. Janurik Endre táblázata nyomán) Minta jele KOIk (eredeti) Ammónium-nitrogén Nitrit-nitrogén Nitrátion Összes nitrogén Összes foszfor Összes fenol - mg/l Mg/L mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Újiráz <2 0,387 <0,020 <0,443 0,871 0,166 0,051 Baktalórántháza 6 0,346 <0,020 <0,443 0,625 0,054 0,075 Komádi 6 0,995 <0,020 <0,443 1,52 0,147 0,098 Mátészalka 9 0,588 <0,020 <0,443 0,904 0,037 0,120 Nyírbátor 13 1,57 <0,020 <0,443 1,99 0,054 0,111 Tuka 15 1,84 <0,020 <0,443 2,22 0,211 0,150 Szentpéterszeg 20 1,85 <0,020 <0,443 2,45 0,170 0,423 Debrecen Nagyerd 7. kút 25 5,17 <0,020 <0,443 6,04 0,120 0,212 Tiszafüred 26 3,64 <0,020 <0,443 3,88 0,099 0,338 Balmazújváros 31 4,32 <0,020 <0,443 5,01 0,086 0,272 Hajdúböszörmény 32 5,46 <0,020 <0,443 6,14 0,092 0,230 Hortobágy 32 4,49 <0,020 <0,443 4,69 0,115 0,473 Debrecen Acsádi 1. 33 12,2 <0,020 <0,443 12,5 0,083 0,259 Polgár 35 5,34 <0,020 <0,443 5,54 0,169 0,365 Földes 37 34,6 0,029 <0,443 42,6 0,038 0,209 Jászkisér 42 4,92 0,190 <0,443 5,79 0,061 0,760 Nádudvar 45 5,70 <0,020 <0,443 6,79 0,154 0,583 Hajdúszoboszló 47 6,93 <0,020 1,49 8,42 0,084 0,363 Kaba 60 13,1 <0,020 <0,443 13,9 0,147 0,420 Püspökladány 68 10,6 <0,020 <0,443 11,3 0,153 0,642 114
Biológiai tesztek eredményei: Baktalórántháza, Balmazújváros, Hajdúböszörmény, Mátészalka, Nyírbátor termál-kutak Algateszt A vizsgálat során a tenyészetek növekedése valamennyi termálvíz esetében alulmaradt a kontrollhoz képest (1. ábra). A minták gátolták a tenyészetek növekedését, kifejezetten gátló hatással voltak a klorofill-a szintézisre. Az OD 800 értékek alapján feltételezhet, hogy nem kifejezetten toxikus hatásra, hanem a minták növekedésgátlása els sorban valamely tápanyag hiányára vezethet vissza. Daphnia-teszt A Daphnia teszt során a balmazújvárosi, hajdúböszörményi és mátészalkai mintákban volt megfigyelhet az állatok mozgásképtelenné válása. Az állatok aktivitásában már 24 óra elteltével negatív változás következett be mindhárom minta esetében, a 72 óra expozíciós id eltelte után a balmazújvárosi mintában az állatok 33%-a, a hajdúböszörményi mintában 28%-a, a mátészalkai mintában 11%-a veszítette el mozgásképességét. A baktalórántházai és nyírbátori minták nem voltak hatással az állatok aktivitására. Guppi teszt A guppik kevésbé mutatkoztak érzékenynek a mintákra, mint az a Daphniák esetében megfigyelhet volt: csupán a mátészalkai mintában tapasztaltunk 10%- os pusztulást. Az állatok pusztulása az expozíciós id 60. órája után következett be. 1. ábra: A tenyészetek növekedése az optikai denzitás (OD 800 ) (a) és a klorofill-a (b) tartalom alapján (Dr. Bácsi István és Antal László ábrája nyomán) Hortobágy, Tiszafüred, Tiszacsege (Tuka), Polgár termálkutak Algateszt A teszt során a tenyészetek növekedése az expozíció els négy napján a kontroll tenyészetéhez hasonlóan alakult, s t klorofill-a tartalom tekintetében felül is 115
múlták azt (2. ábra). Sejtszám tekintetében a hortobágyi, míg klorofill-a tartalom szempontjából a tiszacsegei (Tuka) és a polgári minták okozták a legnagyobb mérték növekedésgátlást. A tenyésztés 7. napjára a tenyészetek növekedése gátlást szenvedett a termálvíz minták mindegyikében, 7-30%-os gátlás figyelhet meg az OD 800 értékek (sejtszám) alapján; 40-70%-os gátlás látható a klorofill-a tartalom alapján. 2. ábra: A tenyészetek növekedése az optikai denzitás (OD 800 ) (a) és a klorofill-a (b) tartalom alapján (Dr. Bácsi István és Antal László ábrája nyomán) Daphnia-teszt A Daphnia teszt során a hortobágyi, tiszafüredi és tiszacsegei (Tuka) mintákban tapasztaltuk az állatok mozgásképtelenné válását. A hortobágyi minta esetében az állatok aktivitásában már 12 óra elteltével negatív változás következett be, 36 óra elteltével rohamosan csökkent az él egyedek aránya. A 72 óra expozíciós id eltelte után a hortobágyi mintában az állatok 90%-a, a tiszafüredi mintában 27%- a, a tiszacsegei (Tuka) mintában 9%-a veszítette el mozgásképességét. A polgári minta nem volt hatással az állatok aktivitására. Guppi teszt A guppik kevésbé mutatkoztak érzékenynek a mintákra, mint a Daphniák. A tiszacsegei (Tuka) mintában 12 óra elteltével elpusztult az egyedek 10%-a, további pusztulást ebben az esetben nem tapasztaltunk, azonban a hortobágyi mintában 40%-os pusztulást figyeltünk meg. Az állatok pusztulása az expozíciós id 36. órája után gyors egymásutánban következett be. A guppik nem mutattak érzékenységet a Daphniák körében 27%-os pusztulást okozó tiszafüredi mintára. Földes, Kaba, Nádudvar, Püspökladány termál-kutak Algateszt A teszt során a tenyészetek növekedése valamennyi mintában alulmaradt a kontroll tenyészetéhez képest (3. ábra). A növekedés gátlása már a 2. naptól megfigyelhet, els sorban az OD 800 értékek (sejtszám) alapján, a földesi minta kisebb 116
mértékben gátolta a klorofill-a szintézist, azonban a többi mintában a klorofill-a tartalom is csökken tendenciát mutatott. A tenyésztés 7. napjára a tenyészetek növekedése gátlást szenvedett a termálvíz minták mindegyikében, a gátlás mértéke er teljesebb az OD 800 értékek (sejtszám) alapján; a földesi minta kivételével több, mint 50%-os gátlás látható a klorofill-a tartalom alapján is. Az OD 800 értékek alapján, illetve a 2. nap után csökken tendenciát mutató klorofill-a tartalom alapján feltételezhet a kifejezetten toxikus hatás. Daphnia-teszt A Daphnia teszt során a földesi és kabai mintákban következett be a vízibolhák pusztulása. A 72 óra expozíciós id eltelte után a kabai mintában az állatok 30%- a veszítette el mozgásképességét. A nádudvari és püspökladányi minták nem voltak hatással az állatok aktivitására. 3. ábra: A tenyészetek növekedése az optikai denzitás (OD 800 ) (a) és a klorofill-a (b) tartalom alapján (Dr. Bácsi István és Antal László ábrája nyomán) Guppi teszt A guppik kevésbé mutatkoztak érzékenynek a földesi mintára, mint a Daphniák, bár már a 12. órában elpusztult az els egyed, az expozíciós id végére az egyedek 60%-a életben maradt. A nádudvari és püspökladányi minták esetében azonban a guppik érzékenyebbnek bizonyultak - a nádudvari és püspökladányi mintában 12 óra elteltével elpusztult az egyedek 10%-a -, az expozíciós id végére mindkét mintában 20%-os pusztulást figyeltünk meg. A guppik kevésbé voltak érzékenyek a Daphniák körében 27%-os pusztulást okozó kabai mintára, de az állatok 10%-a ebben a mintában is elpusztult 36 órán belül. Debrecen - Acsád 1. kút (Debr.1), Debrecen - Nagyerd 7. kút (Debr.7), Hajdúszoboszló, Jászkisér, Komádi, Szentpéterszeg, Újiráz Algateszt A teszt során a tenyészetek növekedése valamennyi mintában alulmaradt a kontroll tenyészetéhez képest mind az OD 800, mind pedig a klorofill-a tartalom alapján 117
(4. ábra). Az OD 800 értékek alapján a debreceni és hajdúszoboszlói minták esetén gyanítható toxikus hatás. A klorofill-a tartalom alapján a komádi, szentpéterszegi és újirázi mintákban figyelhet meg a klorofill-a szintézis azonnali gátlása, a többi mintában 1-2 napi növekedést követ en a klorofill-a tartalom csökken tendenciát mutatott, ami els sorban tápanyaghiányra utalhat. A tenyésztés 7. napjára a tenyészetek növekedése gátlást szenvedett a termálvíz minták mindegyikében, különösen a klorofill-a tartalom alapján. Daphnia-teszt A Daphnia teszt során a debreceni és hajdúszoboszlói mintákban következett be a vízibolhák pusztulása. A 72 óra expozíciós id eltelte után a Debrecen (Acsádi) 1. mintában az összes állat elveszítette mozgásképességét, a Debrecen (Nagyerd ) 7. és a hajdúszoboszlói mintában az egyedek 18, ill. 12%-a maradt életben, az aktivitás gátlása már 24 óra elteltével elkezd dött ezekben a mintákban is. A többi minta nem volt hatással az állatok aktivitására. 4. ábra: A tenyészetek növekedése az optikai denzitás (OD 800 ) (a) és a klorofill-a (b) tartalom alapján (Dr. Bácsi István és Antal László ábrája nyomán) Guppi teszt A guppik ugyanazon minták esetében mutattak érzékenységet, mint a Daphniák. Leginkább szembet n különbség, hogy a Debrecen (Acsádi) 1. mintában csak 10%-os pusztulás következett be, míg Daphniák esetében az összes egyed elpusztult 72 óra alatt. A Debrecen (Nagyerd ) 7., ill. a hajdúszoboszlói mintákban 40-40%-os pusztulást detektáltunk. A komádi minta esetében azonban a guppik kismértékben érzékenyebbnek bizonyultak - 24 óra elteltével elpusztult az egyedek 10%-a -, az expozíciós id végére azonban nem tapasztaltunk további pusztulást. Következtetések A toxikológiai tesztek eredményeinek ismeretében megállapítható, hogy a vizsgált termál-kutak vize nem kedvez az algák elszaporodásának, illetve hogy a 118
fitoplanktonra gyakorolt gátló hatás els sorban nem a toxicitáson keresztül érvényesül, hanem valamely tápanyag hiányából fakad. Ez alól kivételt képeznek a kabai, földesi, nádudvari, püspökladányi, debreceni és hajdúszoboszlói minták, amelyek esetében toxikus hatás állapítható meg. Az állati szervezetekkel, vagyis Daphnia magnával és guppival végzett biológiai tesztek eredményei alapján kijelenthet, hogy a Baktalórántháza, Balmazújváros, Hajdúböszörmény, Mátészalka, Nyírbátor, Tiszafüred, Tiszacsege (Tuka), Polgár, Jászkisér, Komádi, Szentpéterszeg és Újiráz termálvíz minták esetében nem mutatkozott toxicitás. Az alkalmazott tesztállatok azonban érzékenyen reagáltak a kabai, a püspökladányi, a nádudvari és a debreceni 1-es (Acsádi) mintákra, amelyekben változó mértékben elhullást tapasztaltunk. A biológiai vízmin sítés mindhárom tesztrendszerének eredményei alapján kijelenthet, hogy az él szervezetekre gyakorolt er s toxikus hatás következtében a hortobágyi, földesi, debreceni 7-es (Nagyerd ) és a hajdúszoboszlói termálvizek a közvetlen haltermelésre alkalmatlanok, felhasználásuk csak közvetve, h cserél n keresztül javasolható. A toxikológiai teszteket és a vizsgált termálvizek min ségi analízisét összevetve megállapítható, hogy földesi, a kabai és a Debrecen Acsádi 1-es minták esetében az él szervezetekre gyakorolt kedvez tlen hatás els sorban a magas sótartalom következménye. A jelent s Na-ion koncentráció ellenére azonban, megfelel K-kiegészítés mellett, ezen termálvizek akár közvetlenül is alkalmasak lehetnek olyan tág sót réssel rendelkez halfajok termelésére, mint a barramundi (Partridge et al. 2008). A földesi termálvíz hasznosítását ugyanakkor nemcsak a só-, hanem a magas ammónium-, illetve mangántartalom is korlátozhatja. A jelentékeny ammónium-nitrogén és szervesanyag koncentráció a kabai és a Debrecen Acsádi 1- es minták esetében is aggályos lehet. A hortobágyi termálvíz él szervezetekre gyakorolt toxikus hatása a kémiai analízis eredményei alapján els sorban a minta kiemelked en magas vastartalmával áll összefüggésben. A hajdúszoboszlói és a debreceni 7-es (Nagyerd ) termálvíz a közvetlen haltermelési hasznosításra szintén alkalmatlannak bizonyult, ami feltehet en a jelentékeny szervesanyag, illetve réz-koncentráció következménye. Az eredmények és a mintát adó kutak adatainak összevetése alapján jól látható a haltermelés szempontjából lényeges vízmin ségi paraméterek, illetve a vízadó víztestek és talpmélységek közötti kapcsolat. Kijelenthet, hogy az Észak Alföldi Régió HU_pt2.2. és HU_pt2.3. jel víztestekhez kapcsolódó termálkútjai alkalmasak lehetnek a közvetlen hasznosításra. A legtöbb kutat adó, HU_pt2.4. jel víztest termálvizeinek min sége azonban jelent s szórást mutat a talpmélység függvényében. A közvetlen haltermelési célú hasznosításra alkalmatlannak bizonyultak a 400 m fölötti (Hortobágy-Máta), a 600 és 800 m közötti (Kaba, Nádudvar) és az 1000 m alatti (Debrecen 1-es és 7-es, Földes, Püspökladány és Hajdúszoboszló) talpmélységgel rendelkez termál-kutak. A kapott eredmények alapján kijelenthet, hogy a baktalórántházi, a balmazújvárosi, a hajdúböszörményi, a mátészalkai, a nyírbátori, a tiszafüredi, a tiszacsegei (Tuka), a polgári, a jászkiséri, a komádi, a szentpéterszegi és az újirázi termálvíz minták esetében sem a biológiai, sem a kémiai vizsgálatok nem mutat- 119
tak ki jelent s min ségi problémát, így azok akár közvetlen haltermelésre is alkalmasak lehetnek. Köszönetnyilvánítás Kutatómunkánkat a Baross Gábor Program 2009 által támogatásban részesült, GEOHAL_09 azonosító jel projekt keretében végeztük. A közleményben szerepl értékelésekért és táblázatokért köszönet illeti Dr. Janurik Endrét (HAKI), illetve Dr. Nagy Sándor Alexet, Dr. Bácsi Istvánt és Antal Lászlót (DE TEK-TTK Hidrobiológiai Tanszék). Irodalomjegyzék Azaza, M., S., 2004. Tole rance a` la tempe rature et a` la salinite chez le tilapia du Nil (Oreochromis niloticus L., 1758) en e levage dans les eaux ge othermales du sud tunisien. Master Thesis, FST, 110pp. Azaza, M., S., Dhraief, M., N., Kraiem, M., M., 2008. Effects of water temperature on growth and sex ratio of juvenile Nile tilapia Oreochromis niloticus (Linnaeus) reared in geothermal waters in southern Tunisia. Journal of Thermal Biology, Volume 33, Issue 2, pp. 98-105. Felföldy, L. 1987. A biológiai vízminõsítés. Vízügyi Hidrobiológia 16.VGI., 258p. Gelegenis, J., Dalabakis, P., Ilias, A., 2006. Heating of a fish wintering pond using low-temperature geothermal fluids, Porto Lagos, Greece. Geothermics, Volume 35, Issue 1, pp. 87-103. Gáspár, E., 2009. Magyarország geotermikus adottságai-termálkarszt gyógyvizek Magyarországon. A Miskolci Egyetem Közleménye, A sorozat, Bányászat, 77. kötet, pp. 181-187. Katersky, R. S., Carter, C. G., 2005. Growth efficiency of juvenile barramundi, Lates calcarifer, at high temperatures. Aquaculture 250, pp. 775-780. Katersky, R. S., Carter, C. G., 2007. A preliminary study on growth and protein synthesis of juvenile barramundi, Lates calcarifer at different temperatures. Aquaculture 267, pp. 157 164. Kozák, M., Mikó, L. Geotermikus potenciál hasznosításának lehet ségei Kelet- Magyarországon. MSZET kiadványai No 2. Landy Kornélné, 2002. A geotermális energiahasznosítás Magyarországon. Szakdolgozat. Matthew, G., 2009. Taxonomy, identification and biology of Seabass (Lates calcarifer). http://eprints.cmfri.org.in/6062/1/7._gra.pdf Partridge, G. J., Lymbery, A. J., Bourke, D. K., 2008. Larval rearing of barramundi (Lates calcarifer) in saline groundwater. Aquaculture 278, pp. 171 174. Volvich, L., Appelbaum, S., 2001. Lenght to weight relationship of Sea Bass Lates calcarifer (BLOCH) reared in a closed recirculating system. The Israeli Journal of Aquaculture Bamidgeh 53 (3-4) pp. 158-163. 120